利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图甲所示:小题1:实验步骤:①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于lm,将导轨调至水平;②用游标卡尺测量挡光条的宽度,

◎ 题目

利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图甲所示:

小题1:实验步骤:
①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于lm ,将导轨调至水平;
②用游标卡尺测量挡光条的宽度,结果如图乙所示,由此读出__▲______mm;
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离___▲_______cm;
④将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2;
⑤从数字计时器(图甲中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量
小题2:用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式:
①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为___▲_______和___▲_____。
②当滑块通过光电门1和光电门2时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为
____▲_____和____▲____。
③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少____▲______(重力加速度为)。
小题3:如果___▲___________,则可认为验证了机械能守恒定律。

◎ 答案


小题1:9.30    60.00(答案在59.96~60.04之间的,也给分)
小题2:                     
小题3:        

◎ 解析

分析:解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项.
不同的尺有不同的精确度,注意单位问题.
光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法.由于光电门的宽度l很小,所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度.
纸带法实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度,从而求出动能.根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值.
解答:解:(1)l=9mm+0.05mm×6=9.30mm
s=80.00cm-20.00cm=60.00cm
(2)①由于挡光条宽度很小,因此将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬时速度.
v1=,v2=
②根据动能的定义式得:
通过光电门1,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能为E k1=
通过光电门2,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能为E k2=
③系统势能的减少△EP=mgh=mgs
(3)如果△EP=△E k=Ek2-Ek1 即重力势能的减小量等于动能的增加量,则可认为验证了机械能守恒定律.
故答案为:(1)②9.30 ③0.6000(2)① ②
③mgs   (3)Ek2-Ek1
点评:对常见的几种测量长度工具要熟悉运用,并能正确读数.
光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法.由于光电门的宽度d很小,所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度.

◎ 知识点

    专家分析,试题“利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图甲所示:小题1:实验步骤:①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于lm,将导轨调至水平;②用游标卡尺测量挡光条的宽度,…”主要考查了你对  【实验:探究小车速度随时间变化的规律】,【实验:探究弹力与弹簧伸长的关系】,【实验:探究加速度与力、质量的关系】,【实验:探究功与速度变化的关系】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
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